Titel: Tredgold, über die Eigenschaften der Seile und die Güte derselben.
Autor: Tredgold, Thomas
Fundstelle: 1826, Band 21, Nr. V. (S. 22–29)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj021/ar021005

V. Ueber die Eigenschaften der Seile und die Güte derselben, insoferne sie von ihrer Verfertigung abhängt. Von Hrn. Th. Tredgold.

Aus dem Repertory of Patent-Inventions, Mai, 1826. S. 299.

Mit Abbildungen auf Tab. II.

1. Die Eigenschaften eines guten Seiles hängen großen Theiles von dem Zweke ab, zu welchem dasselbe bestimmt ist: Dauer ist für jeden Fall von der höchsten Wichtigkeit.

2. Sobald für Dauer gesorgt ist, muß für die größte Stärke, insoferne sie mit jener vereinbar ist, Sorge getragen werden.

3. Seile müssen auch, soviel bei gehöriger Rüksicht auf Dauer möglich ist, die möglich größte Biegsamkeit besizen.

4. Seile müssen einen beständigen Wechsel von Nässe und Trokenheit ertragen können: dieser Wechsel ist es, der am meisten an ihrer Zerstörung arbeitet. Dieß geschieht großen Theils dadurch, daß die Fasern mit einem klebrigen Stoffe, der das Wasser abhält, und in demselben unauflösbar ist, gesättigt werden: wenn dieser Stoff nicht klebrig wäre, so würde die Stärke leiden, indem die Fasern über einander glitschen würden.

5. Die einfachste Probe um zu sehen, ob die Fasern gehörig gesättigt sind, ist, ein Stük Seil abzuwägen, und dann bei einer mittleren Temperatur wenigstens 6 Stunden lang in Wasser zu tauchen. Wenn es mehr als 23 per Cent an Gewicht zunimmt, so ist es nicht gehörig gesättigt. Diese normale Zunahme muß an einem Stüke Seil bestimmt werden, welches mit aller Sorgfalt verfertigt wurde.

Um bei dieser Probe zugleich auch die Güte des Theeres zu bestimmen, oder überhaupt des Stoffes, womit man die Fasern sättigen will, muß dieses Stük eine bestimmte Zeit über einer Temperatur von 120 Fahr. (+ 39,11 Réaum.) ausgesezt werden; denn, wenn der Theer irgend ein wesentliches Oehl enthielte, wodurch er in Wasser auflösbar würde, so würde dieses Oehl bei dieser Temperatur verdünsten. Im Sommer sind die Seile öfters einer solchen Temperatur ausgesezt.

6. Man kann durch eine größere Festigkeit die Seile dem |23| Wasser besser widerstehen machen; allein, dadurch leidet ihre Biegsamkeit so wie auch ihre Stärke: daher muß ein gewisses Gewicht des Seiles immer innerhalb eines gewissen Umfanges bleiben, wenn nicht Dichtheit durch Festigkeit auf Kosten der Biegsamkeit erhalten, und das Seil zu steif werden soll.

7. Es wird nicht ohne Nuzen seyn, die Umstände, durch welche die Stärke des Seiles schon bei seiner Verfertigung leidet, einzeln und genau zu betrachten, da sie noch in keinem über diesen Gegenstand geschriebenen Werke untersucht wurden, obschon sie äußerst wichtig sind. Duhamel und Robison haben den Gegenstand nur theilweise betrachtet: eine halbe Theorie ist aber keine ganze, und muß, wie es sich erwarten läßt, mit der Erfahrung mehr oder minder im Widerspruche stehen.

Seile sind keine unwandelbaren mathematischen Linien, und Geometrie reicht allein nicht hin, die Aufgabe zu lösen. Daher kommt es, daß theoretische Gelehrsamkeit zuweilen in Mißcredit geräth. Dieser Punct wird sich leicht erklären lassen. Es ist möglich ein Seil so zu verfertigen, daß, wenn der Seiler dasselbe aus der Hand legt, jeder Faden desselben den möglich größten Widerstand gegen das Abreißen nach der Länge darbiethet. Ein solches Seil wird also, so lange es neu ist, das möglich stärkste seyn. Wird es aber diese Gleichheit der Spannung an den Faden auch in der Anwendung äußern? Wir können wohl leicht das Gegentheil erweisen, wenn wir die Umstände erwägen, welche bei der Anwendung eines Seiles Statt haben.

8. Ein Seil wird, wenn es gebraucht wird, nach allen Richtungen gebogen, und dadurch müssen nothwendig die äußeren Faden mehr gestrekt werden. Wenn dieß öfters geschieht, müssen diese äußeren Faden nachlassen, und wenn man die Stärke eines Seiles auf die Probe stellt, nachdem die äußeren Faden durch wiederholtes Biegen gestrekt wurden, so wird man es weniger stark finden, als da es neu war, vorausgesezt, daß es, zu beiden Versuchen als neu, so stark wie möglich gemacht wurde.

Es ist ferner klar, daß ein Seil, welches so verfertigt wurde, daß alle Faden, so lange es neu ist, gleichen Widerstand leisten, wenn die äußeren Faden durch Gebrauch gestrekt wurden, die in der Mitte der Lizen befindlichen Faden nachlassen |24| müssen, so oft das Seil eine bedeutende Spannung erleidet, und der losgewundene Hanf dieser gebrochenen Faden so viel Wasser einsaugen wird, daß das Seil in kurzer Zeit abfault.

9. Jede Erfindung und Entdekung, wodurch man das Seilerhandwerk zu verbessern hoffte, hatte stets zum Zweke, die die neuen Seile so stark zu machen, wie möglich. Die Folge hiervon für den Gebrauch wurde nie in Anschlag gebracht. Die vergleichenden Versuche wurden nur an neuen Seilen angestellt, obschon es ohne allen Zweifel besser gewesen seyn würde, die Seile so einzurichten, daß sie durch das Streken, welches sie während des Gebrauches derselben erleiden, an Stärke zunehmen, und das verdorbene Material ersezen müssen. Die verschiedenen Patent-Seile werden, wenn sie nicht sorgfältig gearbeitet wurden, sehr oft die in der Mitte gelegenen Faden zu kurz haben, selbst wenn sie noch neu sind. Wenn man solche Seile nur mit drei Viertel jener Last beladet, unter welcher sie reißen, so wird man die mittleren Faden abgerissen finden. Solche Seile müssen, wenn sie bei ihrer Probe durch angehängte Gewichte, als neu, auch noch so schöne Resultate geben, beseitigt werden.

Obige Bemerkungen gelten besonders von gewissen Patent-Seilen, welche, wir wissen nicht von wem, für die Flotte gemacht werden. Ich berufe mich auf die bei der Flotte gemachten Erfahrungen, ob diese Bemerkungen wahr sind oder nicht.

10. Wir wollen nun die gewöhnliche Art Seile zu spinnen, und dann jene Verbindung dieser Art mit der Patent-Methode betrachten, durch welche die besten Seile entstehen.

An den gewöhnlichen Seilen sind die inneren Faden der Lizen zu lang, und wenn das Seil so eben fertig geworden ist, sind sie um so vieles zu lang, daß die Stärke desselben beinahe lediglich von den äußeren Faden der Lizen abhängt. Seile, die auf diese Weise verfertigt wurden, sind um vieles schwächer, als Patent-Seile, wenn diese so eben fertig geworden sind. Bei den gewöhnlichen Seilen macht jedes Streken, Biegen und Glitschen der Fasern während des Gebrauches die äußeren Faden länger, und daher die Spannung der Faden mehr gleichförmig, indem die inneren mehr gestrekt werden. Die Richtigkeit dieser Bemerkung wird durch die bekannte Thatsache erwiesen: „daß die gewöhnlichen Seile stärker werden, nachdem sie einige Zeit über regelmäßig gebraucht wurden.“ Sie scheint die einzige richtige |25| Erklärung jener Thatsache, wie sie zuerst in meinem Essay on the strength of Iron, 2. ed. p. 280. in der Anmerkung gegeben wurde.

11. Die Folge hiervon ist eben so einleuchtend, als wichtig. Ein Patent-Seil ist am stärksten, so lange es neu ist; allein mit jedem Monate, den es länger gebraucht wird, wird die gleichförmige Spannung der Faden, von welcher anfangs die größere Stärke abhing, mehr gestört. Ein gewöhnliches Seil hingegen ist, anfangs schwach, und wird durch den Gebrauch besser, indem die Spannung der Faden dadurch immer mehr gleichförmig wird. Allein, die Spannung der Faden kann an einem gewöhnlichen Seile nie vollkommen gleichförmig werden, und ein solches Seil kann daher nie den Vortheil des Widerstandes aller Faden besizen.

12. Der Fehler bei dem Verfahren mehrerer Patent-Seile besteht darin, daß die in der Mitte der Lizen gelegenen Faden zu kurz sind. Die Länge derselben läßt sich durch folgendes Verhältniß bestimmen.

Die mittleren Faden einer Lize müssen um so viel länger seyn, als das Seil, als dieses vor dem Brechen gestrekt wird, nebst der Verlängerung, welche die oberflächlichen Faden durch den Gebrauch erleiden: die übrigen Faden richten sich nach jenen in der Mitte. Die in der Mitte gelegenen Faden sollten nie kürzer seyn, als nach diesem Verhältnisse bestimmt wurde: wenn man sie etwas länger macht, so wird nur sehr wenig Kraft verloren gehen: es ist aber besser, sie zu lang als zu kurz zu machen. Die äußerste Genauigkeit läßt sich nie erreichen; es wird sich indessen leicht durch Versuche eine Regel finden lassen, welche hinreicht, die Seiler bei ihrer Arbeit zu leiten. Bei dieser Verbesserung wird man die Patent-Seile besser, als die anderen, finden.

13. Es ist noch ein wichtiger Punct bei Verfertigung der Seile übrig, auf welchen ich aufmerksam machen will, und dieser ist der Grad der Drehung, der an den Faden Statt haben muß, wenn das Seil fertig ist. Es darf nur soviel Drehung an den Faden übrig bleiben, als nöthig ist, um die Hanf-Fasern zu hindern, sich über einander zu schieben; ein geringerer Grad von Drehung würde machen, daß die Faden auseinander gehen, ohne daß der Hanf reißt, und ein stärkerer, als durchaus nothwendig ist, würde die wirkliche Stärke des |26| Fadens in dem Verhältnisse des Winkels der Drehung schwächen. Der gehörige Winkel der Drehung wurde bisher noch nie bestimme; er läßt sich aber sehr leicht durch Versuche bestimmen, wodurch dann alle Zweifel gehoben sind. Die reinen Theoretiker wollen zu wenig Drehung, und die Seiler geben in der Praxis deren zuviel.

Wir sind jezt einiger Maßen zu einer mehr theoretischen Analyse der Seilerkunst vorbereitet.

14. Obschon die Fasern des Hanfes nur sehr wenig ausdehnbar sind, so ist doch ein aus denselben gesponnenes Seil sehr dehnbar, und, wie wir gesehen haben, wird die Stärke durch die Dehnbarkeit gar sehr verändert. Dieser Theil der Theorie der Seilerkunst wurde am wenigsten beleuchtet.

Den am mindesten verwikelten Fall zur Untersuchung gibt das Schiffseil (hawser), wo eine gewisse Anzahl von Faden in drei Lizen gesponnen wird, und diese zu dem Seile zusammengeflochten oder gedreht werden. In Fig. 67. ist, A, B, das Seil; C, C, C, sind die drei Lizen; und D, E, ist ein Faden einer dieser Lizen, der sich in die Hanffasern, F, F, auflösen läßt.

Wenn die Drehungen alle denselben Winkel bilden, so läßt sich beweisen, daß die Stärke der geraden Hanffasern sich zur Stärke des Seiles beinahe verhält, wie der Halbmesser zu der mittleren Proportionalen zwischen dem Quadrate und dem Kubus des Cosinus des Winkels der Drehung, wenn alle Fasern gleich ausgedehnt sind, und der Drehungs-Winkel bei der größten Spannung des Seiles gemessen wird, die dasselbe ohne zu reißen ertragen kann. Dieß sind Gränzen, welche man bei Anwendung theoretischer Grundsäze gänzlich vernachläßigt hat.

15. Der Cosinus des Winkels ist bei der stärksten Spannung des Seiles gewöhnlich 0,87, und daher, unter vorausgesezter gleicher Ausdehnung, die Stärke ungefähr 0,708 Mahl die Stärke des Hanfes, oder kaum etwas mehr als zwei Drittel der Stärke des Hanfes. Allein in den meisten Fällen ist der Verlust größer, als ein Drittel, weil die Theile nicht alle gleich gestrekt sind. Denn eine Litze besteht aus Faden, die um eine Achse, oder um einen in der Mitte gelegenen Faden, A, B, gewunden sind; Fig. 68. Die Länge der äußeren Faden im Seile wird, ohne Spannung desselben, C, D, seyn; wenn |27| das Seil aber gespannt wird, werden die Theile zusammengedrükt, und der Durchmesser des Kreises der äußeren Faden nimmt ab, und läßt die äußeren Faden sich ausdehnen, und das Seil sich verlängern, wie die Litze, E, F, zeigt, so daß die Spannung auf die inneren Faden geworfen wird, wenn diese nicht bei dem Spinnen des Seiles so sehr aufgewikelt wurden, daß sie der Länge nach gleiche Ausdehnung mit den äußeren bekommen. Dieses Verhältniß genau zu erreichen, durch welches die äußeren und inneren Faden gleich gespannt werden, muß der Hauptzwek der höchsten Vervollkommnung der Seilerei seyn. Die gewöhnliche Weise Seile zu spinnen läuft in das entgegengesezte Extrem; die inneren Faden sind zu sehr aufgewunden, so daß die ganze Spannung auf die äußeren geworfen wird, und Seile, die auf diese Weise gesponnen wurden, streken sich immer in einem sehr bedeutenden Grade, und saugen auch eine größere Menge Feuchtigkeit ein, als die verbesserten Seile.

Es ist aber besser, die äußeren Faden der Lizen kürzer als die inneren zu machen, indem, wenn die inneren zu kurz sind, die Spannung großen Theils auf den mittleren Faden ruht, die nothwendig reißen müssen, was nachher auch an den Faden zunächst am Mittelpuncte geschehen muß. Wenn nun der mittlere Theil des Seiles gebrochen ist, so wird dasselbe Wasser einsaugen, und die übrigen Faden werden abfaulen. Dieß ist der Fehler, der durch die neueren Methoden entsteht, wenn sie nicht gehörig geleitet werden. Nach der alten Weise kam die stärkste Spannung immer auf die äußeren Windungen in den Lizen, und wenn diese gelitten hatten, konnte man es alsogleich sehen.

16. Es läßt sich leicht bestimmen, ob die Lizen eines Seiles so verfertigt wurden, daß die Faden alle gleich gespannt sind; denn, wenn sie dieses sind, so müssen die im Mittelpuncte befindlichen Faden, wenn sie aus den Lizen genommen werden, ungefähr um 1/10 länger seyn, als die Lizen selbst, die Drehung mit gemessen. Es läßt sich wirklich leicht ein Maßstab zur Bemessung aller Faden entwerfen, so daß man jede wesentliche Abweichung bei Verfertigung derselben leicht entdeken kann.

17. Bei den großen Anker-Tauen entsteht nothwendig ein noch größerer Verlust an Stärke des Hanfes.

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In Fig. 69. ist, A, B, das Tau; C, C, C, sind die drei Seile, die es bilden; D, D, D, die drei Lizen eines einzelnen Seiles; E, F, die Faden, die in Hanf-Fasern, G, G, aufgelöst sind. Da nun das Anker-Tau noch um Ein Mahl mehr gedreht werden muß, als ein Schiff-Seil (hawser), so läßt sich erweisen, daß die eigentliche Stärke des Hanfes sich zur Stärke des Taues beinahe verhält, wie der Halbmesser zu der mittleren Proportionalen zwischen der dritten und vierten Potenz des Cosinus des Drehungs-Winkels, wenn das Tau so verfertigt ist, daß die Fasern durch die spannende Kraft alle gleich ausgedehnt werden. Oder daß seine Stärke sich zur Stärke der drei Seile, die es bilden, sich verhält, wie der Cosinus des Drehungs-Winkels, was, bei dem gewöhnlichen Winkel, beinahe wie 87 zu 100 beträgt. Das heißt, es gehen 13 Theile von 100 an der Stärke verloren, wenn man ein Tau aus Seilen spinnt. Dieser Verlust an Stärke wird aber durch den größeren Grad von Festigkeit ersezt, den man durch diese Verbindung erhält; denn die Festigkeit steht hier nicht im Verhältnisse mit einer größeren Steifigkeit. Uebrigens muß bei Tauen wie bei Seilen dieselbe Aufmerksamkeit auf gleichförmige Vertheilung der Spannung der Faden in den Lizen verwendet werden.

18. Da es nun, nach einer richtigen Theorie, offenbar ist, daß die Ausdehnung an jedem Theile des Seiles gleich seyn muß, so ist die einfachste Weise dasselbe zu bilden diese, daß man jedem Faden eine soviel möglich gleiche Drehung gibt, und ebenso auch jeder Lize. Daher ist es wahrscheinlich, daß Seile, die auf der Maschine gemacht wurden, alle übrigen Umstände gleich gesezt, besser sind; wenn der Hanf in Maschinen zu Faden gesponnen wird, so wird höchst wahrscheinlich ein bedeutender Vortheil herauskommen.

19. Sollten durch diese Bemerkungen die Seile wohlfeiler, stärker und sicherer werden, so würde ich mich für meine Mühe hinlänglich belohnt glauben. Bei genauerer Untersuchung dieses Gegenstandes wird man an Vergleichung und Zerlegung einzelner Muster im verschiedenen Zustande von Abnüzung und aus verschiedenen Fabriken noch viele Belehrung finden; das sicherste Mittel zur Wahrheit zu gelangen, und Irrthum zu vermeiden. Man kann hierüber die Werke des Dr. Young, der HHrn. Chapman und Duhamel, und Dr. Robison |29| vergleichen2), und auch die kleinen Schriften der HHrn. Huddarts und anderer, die sich für besondere Systeme interessirten, nachdem man vorläufig die allgemeinen Grundsäze der Seilerei gründlich studirte.

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Auch Roxburgh's Abhandlung „Ueber die Cultur, Eigenschaften und verhältnißmäßige Stärke des Hanfes und anderer vegetabilischen Fasern,“ polyt. Journal Bd. XV. S. 426. u. f. A. d. R.

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